第一节现代生物进化理论

1、第七章 现代生物进化理论,子房,子房壁,胚珠,胚囊,珠被,1个卵细胞,2个极核,子叶,胚芽,胚轴,胚根,胚,受精极核,胚乳,种皮,种 子,果 皮,果 实,2N,2N,2N,2N,3N,3N,2N,2N,受 精卵,+1个精子,+1精子,N + N,2N + N,一 拉马克的进化学说,主要内容： 生物不是神创的，而是由更古老的生物进化而来的 生物是由低等到高等逐渐进化的 生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传（主要理论）。,法国博物学家拉马克,用进废退：经常使用的器官就发达，不使用的就退化。,获得性遗传：由环境引起或由于用进废退引起的变化是可以遗传的。,食蚁兽的舌头之所以细长，是长期

2、舔食蚂蚁的结果。,二、现代生物进化理论的基础达尔文的自然选择学说,（1）主要内容：,过度繁殖：生存斗争： 遗传变异 适者生存：,过度繁殖,生存斗争,遗传变异,适者生存,选择的基础,选择的动力,进化的内因,选择的结果,（2）内在联系：,（4）评价,局限性： a、对遗传和变异的本质不能做出科学的解释。 b、对进化原因的解释局限于个体水平。 C、强调物种形成的渐变过程，不能解释物种大爆发现象。,先进性： 科学的解释了生物进化的原因，和生物多样性形成的原因。,对应例题：1、根据达尔文的生物进化学说，下列叙述中错误的是（ ） A、狗的牙齿坚硬，是长期磨练出来的 B、田鼠打洞和夜出活动是自然选择的结果 C

3、、有一种猫头鹰因视力弱，行动迟缓，捉不到老鼠而被淘汰 D、狼和鹿能迅速奔跑，是两者之间选择的结果,A,解析：狼群存在 个体差异（变异不定向），在食物较少情况下（生存斗争），最敏捷的狼就有最多的生存机会，因而被保留下来（遗传），最迟缓的狼在生存斗争中就被逐渐淘汰；同理，最敏捷、快速奔跑的鹿获得了生存机会，可以逃避快速奔跑的狼的捕食，反之，有些鹿则被淘汰。它们进行着相互选择。同样田鼠的生活习性和猫头鹰的行为特点都是长期自然选择的结果。,对应例题：2、抗流感的疫苗，每过几年就要更换新的种类，因为流感病毒又对旧的疫苗产生了高度的抗性，这种抗性最好的解释是（ ） A、病毒的获得性遗传 B、病毒某些结构的

4、用进废退 C、由于选择作用，使对疫苗有抗性的病毒被保留下来并扩大繁殖 D、由于生殖隔离造成,C,解析：使用疫苗一段时间后，实质上能够适应疫苗的病毒被自然选择保留下来，不能适应疫苗的病毒淘汰。结果保留下来的病毒大量繁殖具有抗性。,现代生物进化理论主要内容,现代生物进化理论的主要内容,一、种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质在于种群基因频率的改变。,1、种群的概念:种群是指生活在一定的时间和空间内的同种生物全部个体的总和。,三个强调,“时间”和“空间”，即种群具有一定的 时空限制，离开一定的空间和时间的种群是不存在的 。,生物繁殖的基本单位；生物进化的基本单位。,“同种”和“全部”,两个要素,

5、两个条件,两个方面,物种与种群的比较,理解：一个种群都有一个基因库，种群中 的个体最终死亡，但基因库在代代 相传中保留下来，并得到发展。,一个种群中全部个体所含有的全部基因。,基因型频率：在一个种群基因库中，某种基因型占全部个体的比率。,基因频率该基因的总数 / 该等位基因的总数,基因型频率该基因型个体数 / 该种群个体总数,基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。,假设的昆虫群体满足以下五个条件： 昆虫群体数量足够大， 全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代， 没有迁入与迁出， 自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用 也没有基因突变和染色体变异。,探究活动,例:在某昆

6、虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少?,解:,A基因的基因频率为:,a基因的基因频率为：,= 40%,=30/100100% +1/260/100100% = 60%,=10/100100% +1/260/100100% = 40%,A%=,a%=,= 60%,已知基因型频率算配子中的基因频率,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,其中p代表A基因的频率，q代表a基因的频率。 则：p+q=1， 并得出：p2代表AA的频率， q2代表aa

7、的频率， 2pq代表杂合子Aa的频率。,已知基因频率算下一代的基因型频率,36%,48%,16%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,36%,48%,16%,生物进化的实质是基因频率的改变,表面看，自然选择是对一个个生物个体的选择，实质上是对个体所包含的变异进行选择。从现代分子遗传水平看，自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从而改变着群体中不同基因的基因频率。,影响种群基因频率变化的根本原因是什么？,变异,变异的类型有那些？,不能遗传的变异,可遗传的变异,基因突变 染色体变异 基因重组,突变,自然界，生物自发突变的频率很低，而且突变大多数是有害的，为什

8、么还能够作为生物进化的原材料的呢？,果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率是105，一个约有109个果蝇的种群每一代出现的基因突变率是？,21041051092108,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,2、突变的有害和有利并不是绝对的， 它取决于生物的生存环境。,3、突变和基因重组只产生生物进化的原材料， 不能决定生物进化的方向。,1、种群是由许多个体组成的，每个个体的每个 细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会 产生大量的突变,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,19世纪，桦尺蠖种群中黑色 基因（S）频率为5%，浅灰色 基因（s）频率为95%,20世纪，桦尺蠖种群中黑 色基因（

9、S）频率为95%， 浅灰色基因（s）频率为5%,（三）自然选择决定生物进化的方向。,1870年桦尺蠖的基因型频率为SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？,13.1%,升高,26%,60.9%,26.1%,73.9%,14.6%,29.3%,56.1%,29.3%,70.7%,降低,自然选择对基因频率变化的影响,(1)在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅

10、色个体的出生率有影响吗？,(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？,变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少,S基因频率增加,许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食,天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因,结论：自然选择决定生物进化的方向,自然选择使基因频率定向改变。,二、隔离与物种的形成,（一）物种,物种：指能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物，简称“种”。,全世界的人都是一个物种吗？,人都是一个物种，无论白人黑人黄种人结婚， 都能产生具有生殖能力的后代。,马跟驴是一个物种吗？,地理隔离:,不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也不

11、能够产生可育的后代，这种现象叫生殖隔离。,生殖隔离：,由于地理上的障碍使得同种生物的不同种群间不能够发生基因交流的现象。,（二）隔离,种类,指不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。,概念：,东北虎和华南虎之间存在什么隔离？,马和驴之间存在什么隔离？,地理隔离,生殖隔离,长期,加拉帕戈斯群岛的地雀,由于地理隔离而形成生殖隔离，形成了不同的物种。其过程十分缓慢!,物种形成的比较常见的方式：,不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致。,有时无需地理隔离也能形成新物种,在自然界里还存在另一种物种形成方式，它往往只需要几代甚至一代就完成了，而且不需经过地理隔离。例如，多倍体植物的形成就是如

12、此。自然界里几平将近一半的被子植物和某些栽培作物就是这样形成的。,变异与环境：变异在环境变化之前已经产生，环境只起选择作用，并不影响变异的方向。通过环境选择将生物个体产生的适应环境的变异保留下来。 物种形成 (1)方式：渐变式和爆发式，爆发式是在很短时间内即可形成新物种，如多倍体的形成。 (2)三个环节 突变和基因重组产生进化的原材料。 自然选择决定生物进化的方向。 隔离导致物种形成。,三者关系如下图：,物种形成与生物进化,特别提醒：自然选择的对象：直接对象是生物的变异性状(表现型)；间接对象是相关的基因型；根本对象是与变异性状相对应的基因，即自然选择的实质是环境对所对应的基因的选择，因而可以

13、改变种群的基因频率。,(双选)(2011广东高考)最近，可抵抗多数抗生素的“超级细菌”引人关注，这类细菌含有超强耐药性基因NDM1，该基因编码金属内酰胺酶。此菌耐药性产生的原因是() A定向突变 B抗生素滥用 C金属内酰胺酶使许多抗菌药物失活 D通过染色体交换从其他细菌获得耐药基因,解析：“超级细菌”是原核生物，没有染色体，其抗药性产生于基因突变，而基因突变是不定向的，故A错误；“超级细菌”产生了抗药性，一方面是该菌体内遗传物质发生了改变，产生超强耐药性基因，该基因编码的酶能使许多抗菌药物失活；另一方面是抗菌药物抗生素的滥用，对该细菌进行了选择。故B、C正确。 答案：BC,三、共同进化与生物多

14、样性的形成,任何一个物种都不是单独进化的。 不同_之间、_与_之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。,物种,生物,无机环境,（一）共同进化,(二)生物多样性的形成,1、内容：,基因多样性物种多样性生态系统多样性（3层次）,2、形成生物多样性的原因：,长期自然选择、共同进化达到结果,3、研究生物进化的主要依据：,化石,生物的进化历程可概括为： 从原核生物到真核生物， 从无性生殖到有性生殖， 由简单到复杂， 由水生到陆生， 由低等到高等。,地球上最早出现的生物是：厌氧单细胞生物,（三）生物进化理论的不断发展,生物进化是如此复杂的，现有的进化理论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多，因此

15、现代生物进化理论是不断发展的。,中性进化理论：,“间断平衡学”理论：,共同进化的含义1： 不同物种间的共同进化,根瘤菌： 与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌。,地球形成时原始大气中是没有氧气的，但是随着光合细菌的出现，使得大气中有了氧气,共同进化的含义2： 生物和无机环境间也存在共同进化。,提醒 1.种群既是进化的基本单位,也是繁殖的基本单位。 2.生物进化的实质（标志）：基因频率改变。某段 时间内若基因频率未改变，则未进化，反之则进化。 3.可遗传变异包括基因突变、染色体变异和基因重组，而基因突变和染色体变异合称突变。 4.突变性状是有利还是有害是相对的，取决

16、于环境条件。如昆虫的残翅性状在正常环境中不利，但在多风的岛上则是有利的。 5.变异是不定向的，因不定向性决定了变异只能为进化提供原材料，而不能决定进化方向。 6.不可遗传变异不能提供进化的原材料。,7.自然选择的实质：基因频率的定向改变。 8.变异与环境的关系 变异在环境变化之前已经产生，环境只是起选择作用，不是影响变异的因素，不要夸大其作用，通过环境的选择将生物个体中产生的不定向的有利变异选择出来，其余变异遭到淘汰。例如喷洒杀虫剂只是将抗药性强的个体选择出来，而不是使害虫产生抗药性。,现代生物进化理论的基本观点 （1）生物进化的基本单位种群。 （2）生物进化的原材料突变和基因重组。 （3）生

17、物进化的方向取决于自然选择。 （4）生物进化的实质种群基因频率的定向改变。 （5）物种形成过程的三个基本环节突变和基因重组、自然选择及隔离，其中隔离是新物种形成的必要条件。 （6）新物种形成的标志产生生殖隔离。,【思维判断】 1.基因频率改变，生物一定进化。( ) 【分析】生物进化的实质是种群基因频率的改变，基因频率改变，生物一定进化。 2.生物进化一定会形成新的物种。( ) 【分析】生物进化是量变，物种形成是质变，进化到一定程度形成新物种。 3.物种的形成必须经过隔离。( ) 【分析】物种的形成必须经过生殖隔离时期，但不一定要经过地理隔离。,4.共同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的。(

18、) 【分析】共同进化包括两个方面：生物与生物之间，以及生物与无机环境之间。 5.达尔文认为自然选择作用于种群，使种群发生进化。( ) 【分析】达尔文认为生物进化的单位是个体，现代生物进化理论认为生物进化的单位是种群。,1下列说法正确的是() A单倍体育种能定向改造生物 B病毒进化的原材料可来自染色体变异 C自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率 D新物种形成的三个基本环节是突变、基因重组和自 然选择,解析：单倍体育种的基本原理是染色体变异，不能定向改造生物，A错；病毒没有染色体，它进化的原材料是基因突变，不可能来自染色体变异，B错；新物种形成的三个基本环节是突变和基因重组、自然选择、隔离，

19、D错；自然选择是通过作用于个体而影响种群的基因频率，C对。 答案：C,2.根据现代生物进化理论，下列叙述错误的是() A生物多样性的形成是漫长的共同进化的结果 B不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不 断进化发展 C两个种群间的生殖隔离形成之后，就形成了新物种 D一个物种的形成或灭绝，不会影响其他物种的进化,解析：生殖隔离是新物种形成的必要条件。不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，即共同进化，因此一个物种的形成或灭绝，会影响其他物种的进化。 答案：D,3(双选)有关突变和基因频率的说法正确的是() A突变可以改变核甘酸序列，不能改变基因在染色体上 的位置 B经过

20、基因突变后，原有的等位基因关系可能发生改变 C某人群的女性中正常者占99.5%，则色盲基因的频率为 0.5% D自然界种群基因型频率的改变不一定引起基因频率的 改变,解析：突变包括基因突变和染色体变异，基因突变可以改变核苷酸序列，而染色体变异既可以改变核甘酸序列，也可以改变基因在染色体上的位置，A错；某人群的女性中正常者占99.5%，则色盲患者的频率为0.5%，色盲基因的频率约为0.7%，C错；经过基因突变后，原有的等位基因关系可能发生改变，如由等位基因变成相同基因，B对；自然界种群基因型频率的改变不一定引起基因频率的改变，D对。 答案：BD,4有关生物进化及新物种形成的叙述，正确的是() A

21、群落是生物进化的基本单位 B地理隔离必然导致生殖隔离 C生物进化决定了自然选择的方向 D隔离是新物种形成的必要条件,解析：生物进化论的单位是种群，不是群落。地理隔离不一定产生生殖隔离。自然选择决定生物进化的方向。生殖隔离是新物种形成的标志。 答案：D,5.如图表示最早生活在这个区域同种生物的群体由于屏障（水）的阻碍，已经分离为两个独立的群体。如果群体A经历了长期生活环境的剧烈变化，而群体B的环境没有发生较大的变化，则群体A的进化速度将可能是（ ） A.比群体B快 B.比群体B慢 C.与群体B相同 D.停止进化,【解析】选A。同种生物的群体分为群体A和群体B后，群体A生活环境变化剧烈，基因频率变

22、化较大，故群体A的进化速度比群体B快。,6：用生物进化论的观点解释病菌抗药性不断增强的原因，正确的是 A使用抗菌素的剂量不断加大，病菌向抗药能力增强的方向变异 B抗菌素对病菌进行人工选择，生存下来的病菌都是抗药能力强的 C抗菌素对病菌进行自然选择，生存下来的病菌都是抗药能力强的 D病菌中原来就有抗药性强的个体，在使用抗菌素的过程中淘汰了抗药性弱的个体,D,7.如图为对一块甲虫成灾的农田使用两种杀虫剂的实验结果曲线图，分析： (1)曲线回升是通过 之间的 来实现的。 (2)杀虫剂的使用对甲虫起了 作用，这种作用是(定向、不定向)的，结果导致甲虫的抗药性(增强、减弱)。 (3)根据以上分析，使用杀虫剂治虫有其缺点，主要有： 。 。,甲虫与杀虫剂,生存斗争,选择,定向,增强,具有抗药性害虫比例增加。 对环境造成污染。,果蝇是常用于遗传研究的实验材料，据资料显示果蝇约有104对基因，现有一黑腹果蝇的野生种群，约有107个个体，请分析回答： (1)该种群的全部个体所含有的全部基因统称为种群的。 (2)假定种群中每个基因